数言智慧环境教室建设方案

智慧环境教室建设背景

随着科技的发展,特别是大数据、云计算、物联网、人工智能等技术的广泛应用,教育的内容和形式都在发生巨大变化,信息技术促使传统课堂向数字化、智能化、健康化、泛在化方向发展:从早期的辅助教学手段,到学科教学的深度融合;从之前单纯提供教学场所,到学习环境灵活适应教学场景,提升学生认知和学习绩效。

2018年6月7日国家出台了《GB∕T 36342-2018 智慧校园总体框架》并于2019年1月开始实行,框架中明确要求,智能控制和智能感知作为智慧教学环境必选功能,环境条件监测与调节作为可选功能。此框架的出台,给智慧教室下了明确的定义,真正的“智慧教室”需要实现系统的可感知、可沟通、可学习、可分享、可互动。同时,我们认为,真正的“智慧教室”也要兼顾节能环保、促进健康、提高绩效、尊重个性等多方面目标,体现生态教室、健康教室、科技教室、文化教室等多重价值。我们主张,真正的“智慧教室”应该以学生为中心、以教学场景为导向,使用系统工程的方法,从装修、硬件、软件、用户偏好等全方位统筹设计、整合实施,达到提升用户体验、提高教学效果、有效利用资源的目标。

01教室内空气环境状况

学生们平均每天至少有6小时在教室内度过,教室内的空气质量直接影响着千万青少年儿童的身体健康。目前许多调研和报道都证实了学生长时间在人均密度大的教室里会导致CO2浓度升高,使人产生乏力、嗜睡、注意力无法集中的现象;

近年来,雾霾一直是我国大气污染的核心问题,中国已成为世界PM2.5超标重灾区,PM2.5超标范围已基本覆盖全国绝大部分地区,儿童青少年是PM2.5的易感人群,更应该受到保护。

(1)人员密集易交叉感染病毒

(2)CO2浓度较高,产生嗜睡、注意力不集中

(3)PM2.5、PM10颗粒污染严重影响呼吸道

02教室照明现状

目前我国视患者有6亿人口,占人口数量的50%。其中,中小学生人数超过一亿,青少年近视率居世界第一。近视产生的原因有多种,如先天遗传、用眼卫生、光环境等。多项医学研究表明,导致学生视力下降的重要原因如下:

(1)照度、均匀度及显色不达标

(2)眩光、频闪严重

(3)亮度、色温不能根据教学需要调节

03学校设备管理现状

随着技术的进步,现在的教室内用电设备越来越多,在方便教学的同时也提高了设备管理的难度,在没有物联网管理平台的情况下,势必会增加学校的人力和财务成本。

(1)教室设备多,增加管理难度

(2)设备使用无序

(3)缺少设备管理平台

数言智慧环境教室建设目标

数言智慧环境教室以学生为中心、以教学场景为导向,使用系统工程的方法,从装修、硬件、软件、用户偏好等全方位统筹设计、整合实施,达到提升用户体验、提高教学效果、有效利用资源的目标。

系统通过我司自主研发的八合一超级传感器来采集教室内环境指标,对教室环境进行评测打分,根据测评结果来智能调节光环境、空气环境各项指标,改善学习环境、提升学习效率。

系统支持PC、PAD、手机、微信语音等多种控制方式,实现对教室内灯光、窗帘、空调、新风、风扇、大屏等设备的本地和远程集中管理和控制,通过大数据分析、AI自主学习,使室内环境始终保持最优。

数言智慧环境教室建设内容

01改善教室照明环境

照明设备各项参数指标除了符合《中小学教室采光和照明标准要求》国家标准外,还支持0-100亮度调节和3000K-6500K色温调节,以方便照明设备依据教学场景来智能匹配不同的亮度和色温值。

02改善教室空气环境

智能调节教室内新风、空调、风扇等设备,促进室内外空气过滤交换、温湿度交换以及室内空气流动,不断输出新鲜空气、排除有害物质,为师生营造健康的空气环境,提高学生学习绩效。

03校园环境监测

通过在教室内部署多合一传感器,可以实时监测室内光照、温湿度、CO₂、甲醛、PM2.5、TVOC等环境指标,并通过对灯光、窗帘、空调、新风、风扇、大屏等电子设备物联控制,对环境变化做出及时响应,改善学习环境。

04设备集管集控

通过建设物联网管控平台,方便学校统一管理教学设备,一键优化环境质量,自由调节教学场景。可以支持分楼宇、分年级的设备远程开关、调控,支持设备状态及故障统计,节省人力财力支出。

05节能环保

仅仅是将光源更换为LED并不能充分达到节能的目的,更大节能空间在于智能控制系统。例如,在某个区域没有人的时候自动将改区域的灯光调暗或者关闭;根据自然光的强弱,动态调整灯光亮度;温度未达到设定值不启用空调等等。通过对设备使用的优化来达到节能环保的目的,设备综合节能可达50%以上

数言智慧环境教室系统结构

数言智慧环境教室可以改善教室照明环境,保护学生视力健康;改善教室空气环境,解决室内空气不良而引发的健康问题,;针对设备众多难以维护问题,提供集管集控和远程管理;实时监测感知教室环境,智能改善环境质量,为教师和学生营造一个健康、舒适、高效的教学环境。

数言智慧环境教室由五个部分组成:智慧光环境系统、智慧空气环境系统、智慧环境感知系统、智慧集控系统、智慧节能系统。

数言智慧环境教室系统拓扑图

数言智慧环境教室采用RF2.4G、射频433、蓝牙等方式将物联网设备组网,智能网关负责与云平台通讯,实现对数据、状态和指令的上传、下达。​操控方式灵活多样,可以在PC、PAD、手机端进行控制,也可以通过微信进行语音控制。

数言智慧环境教室设备

数言智慧环境教室已经可以实现对教室内所有电子设备的物联网智能控制,可以根据项目的需要将更多的硬件设备纳入系统。可以实现在不更换现有设备的情况下,实现设备的物联网化升级。

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